Hafnium dioksida

Hafnium(IV) oksida adalah suatu senyawa anorganik dengan rumus HfO₂. Dikenal juga sebagai hafnia, padatan tak berwarna ini adalah salah satu senyawa hafnium yang paling umum dan stabil. Ini adalah isolator listrik dengan celah pita antara 5,3 ~ 5,7 eV.^[1] Hafnium dioksida adalah zat antara dalam beberapa proses yang menghasilkan logam hafnium.

Hafnium dioksida

Nama
Nama IUPAC Hafnium(IV) oxide
Nama lain Hafnium dioksida Hafnia
Penanda
Nomor CAS	12055-23-1 Y
Model 3D (JSmol)	Gambar interaktif
3DMet	{{{3DMet}}}
ChemSpider	258363 Y
Nomor EC
PubChem CID	292779
Nomor RTECS	{{{value}}}
CompTox Dashboard (EPA)	DTXSID70893204
InChI InChI=1S/Hf.2O Y Key: CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N Y InChI=1/Hf.2O/rHfO2/c2-1-3 Key: CJNBYAVZURUTKZ-MSHMTBKAAI
SMILES O=[Hf]=O
Sifat
Rumus kimia	HfO2
Massa molar	210,49 g/mol
Penampilan	Bubuk putih (off-white)
Densitas	9,68 g/cm3, padat
Titik lebur	2.758 °C (3.031 K)
Titik didih	5.400 °C (5.670 K)
Kelarutan dalam air	tak larut
Suseptibilitas magnetik (χ)	−23,0·10−6 cm3/mol
Bahaya
Titik nyala	Tidak mudah terbakar
Senyawa terkait
Kation lainnya	Titanium(IV) oksida Zirkonium(IV) oksida
Senyawa terkait	Hafnium nitrida
Kecuali dinyatakan lain, data di atas berlaku pada suhu dan tekanan standar (25 °C [77 °F], 100 kPa).
N verifikasi (apa ini YN ?)
Referensi

Hafnium(IV) oksida cukup inert. Ia bereaksi dengan asam kuat seperti asam sulfat pekat dan dengan basa kuat. Ia larut perlahan dalam asam fluorida membentuk anion fluorohafnat. Pada suhu tinggi, ia bereaksi dengan klorin dengan adanya grafit atau karbon tetraklorida untuk menghasilkan hafnium tetraklorida.

Struktur

Hafnia mengadopsi struktur yang sama dengan zirkonia (ZrO₂). Tidak seperti TiO₂, yang memiliki Ti enam koordinasi dalam semua fase, zirkonia dan hafnia terdiri dari pusat logam dengan tujuh koordinasi. Berbagai fase kristal telah diamati secara eksperimental, termasuk kubik (Fm-3m), tetragonal (P4₂/nmc), monoklinik (P2₁/c) dan ortorombik (Pbca dan Pnma).^[2] Diketahui pula bahwa hafnia dapat mengadopsi dua fase metastabil ortorombik lainnya (kelompok ruang Pca2₁ dan Pmn2₁) pada berbagai tekanan dan suhu,^[3] mungkin menjadi sumber ferroelectricity yang baru-baru ini teramati pada film tipis hafnia.^[4]

Film tipis hafnium oksida, yang digunakan pada perangkat semikonduktor modern, sering diendapkan dengan struktur amorf (biasanya oleh deposisi lapisan atom). Potensi manfaat struktur amorf telah memicu peneliti untuk memadukan hafnium oksida dengan silikon (membentuk hafnium silikat) atau aluminium, untuk meningkatkan suhu kristalisasi hafnium oksida.^[5]

Aplikasi

Hafnia digunakan dalam lapisan optik, dan sebagai kapasitor dielektrik κ tinggi] pada kapasitor DRAM dan di perangkat semikonduktor logam oksida modern.^[6] Oksida berbasis Hafnium diperkenalkan oleh Intel pada tahun 2007 sebagai pengganti silikon oksida sebagai isolator gerbang dalam transistor efek–medan.^[7] Keuntungan transistor jenis ini adalah konstanta dielektrik yang tinggi: monstanta dielektrik HfO₂ adalah 4–6 kali lebih tinggi daripada SiO₂.^[8] Konstanta dielektrik dan sifat lainnya bergantung pada metode deposisi, komposisi dan struktur mikro material.

Dalam beberapa tahun terakhir, hafnium oksida (baik yang didoping maupun kekurangan oksigen) menarik minat tambahan sebagai calon pengganti memori resistif.^[9]

Mengingat titik leburnya yang sangat tinggi, hafnia juga digunakan sebagai bahan refraktori dalam isolasi perangkat seperti termokopel, yang dapat beroperasi pada suhu sampai dengan 2500 °C.^[10]

Film multilapis dari hafnium dioksida, silika, dan bahan lainnya telah dikembangkan untuk digunakan sebagai pendingin pasif pada bangunan. Film-film tersebut memantulkan sinar matahari dan memancarkan panas pada panjang gelombang yang melewati atmosfer bumi, dan dapat memiliki suhu beberapa derajat lebih dingin daripada bahan di sekitarnya di bawah kondisi yang sama.^[11]

Referensi

1. Bersch, Eric; et al. "Band offsets of ultrathin high-k oxide films with Si". Phys. Rev. B. 78: 085114. doi:10.1103/PhysRevB.78.085114. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2023-05-23. Diakses tanggal 2017-05-29.
2. Table III, V. Miikkulainen; et al. (2013). "Crystallinity of inorganic films grown by atomic layer deposition: Overview and general trends". Journal of Applied Physics. 113: 021301. doi:10.1063/1.4757907. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2016-04-26. Diakses tanggal 2017-05-29.
3. T. D. Huan; V. Sharma; G. A. Rossetti, Jr.; R. Ramprasad (2014). "Pathways towards ferroelectricity in hafnia". Physical Review B. 90: 064111. doi:10.1103/PhysRevB.90.064111. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2023-08-12. Diakses tanggal 2017-05-29.
4. T. S. Boscke (2011). "Ferroelectricity in hafnium oxide thin films". Applied Physics Letters. 99: 102903. doi:10.1063/1.3634052. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2023-08-12. Diakses tanggal 2017-05-29.
5. J.H. Choi; et al. (2011). "Development of hafnium based high-k materials—A review". Materials Science and Engineering: R. 72 (6): 97–136. doi:10.1016/j.mser.2010.12.001. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2015-09-24. Diakses tanggal 2017-05-29.
6. H. Zhu; C. Tang; L. R. C. Fonseca; R. Ramprasad (2012). "Recent progress in ab initio simulations of hafnia-based gate stacks". Journal of Materials Science. 47: 7399. doi:10.1007/s10853-012-6568-y. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2018-06-09. Diakses tanggal 2017-05-29.
7. Intel's Fundamental Advance in Transistor Design Extends Moore's Law, Computing Performance Diarsipkan 2023-05-07 di Wayback Machine., Nov. 11, 2007
8. Review article Diarsipkan 2023-08-12 di Wayback Machine. by Wilk et al. in the Journal of Applied Physics, Table 1
9. K.-L. Lin; et al. (2011). "Electrode dependence of filament formation in HfO2 resistive-switching memory". Journal of Applied Physics. 109: 084104. doi:10.1063/1.3567915. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2016-03-03. Diakses tanggal 2017-05-29.
10. Very High Temperature Exotic Thermocouple Probes product data Diarsipkan 2012-02-19 di Wayback Machine., Omega Engineering, Inc., retrieved 2008-12-03
11. "Aaswath Raman | Innovators Under 35 | MIT Technology Review". August 2015. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2019-10-25. Diakses tanggal 2015-09-02.